Možnosti využití metod dálkového průzkumu a prostorových analýz pro řešení krizových situací

Transkript

1 Možnosti využití metod dálkového průzkumu a prostorových analýz pro řešení krizových situací Pavel Doubrava, Jiří Kvapil, Tereza Ponocná, Lenka Rejentová, Jaroslav Řeřicha, Zbyněk Stein

2 Možnosti využití metod dálkového průzkumu a prostorových analýz pro řešení krizových situací Pavel Jiří Tereza Lenka Jaroslav Zbyněk Doubrava Kvapil Ponocná Rejentová Řeřicha Stein Praha, srpen 2015

3 Možnosti využití metod dálkového průzkumu a prostorových analýz pro řešení krizových situací Publikaci recenzovali: prof. PhDr. Martin Gojda, CSc., Katedra archeologie Filozofické fakulty Západočeské univerzity v Plzni, doc. RNDr. Tomáš Řezník, Ph.D., Geografický ústav Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity Autorský kolektiv: RNDr. Pavel Doubrava, Mgr. Jiří Kvapil, Mgr. Tereza Ponocná, Mgr. Lenka Rejentová, Ing. Jaroslav Řeřicha, DESS, Mgr. Zbyněk Stein Všechna práva vyhrazena. Pokud není uvedeno jinak, nesmí být žádná část této publikace reprodukována nebo používána v jakékoliv formě nebo jakýmikoliv prostředky, elektronickými nebo mechanickými, včetně fotokopií a mikrofilmu, bez písemného povolení CENIA, české informační agentury životního prostředí. Grafický design a sazba: Mgr. Lenka Rejentová Tisk: AGAMA poly-grafický ateliér, s.r.o. Vydala: CENIA 2015 nákladem 300 ks Kontakt: CENIA, česká informační agentura životního prostředí Vršovická 1442/65, , Praha 10 info@cenia.cz První vydání 128 stran Neprodejné Snímek na titulní straně: Výřez ze scény Landsat LC LGN00_B7.TIF NASA, USGS ISBN

4 Abstrakt Abstract 1 Úvod 2 Užití družicových dat v krizovém řízení pro podporu environmentální bezpečnosti 3 Družicové systémy využitelné v krizových situacích 3.1 Meteorologické družice 3.2 Monitoring půdní vlhkosti 3.3 Monitoring kvality ovzduší 3.4 Klasifikace území na základě multispektrálních snímků 4 Podpůrná data a pozemní měření 4.1 Kalibrace družicových dat pomocí senzorových sítí 4.2 Sběr a využití dat z registrů IPPC a IRZ pro podporu krizového řízení při povodňových situacích 5 Postup zpracování družicových dat pro hodnocení povodňových situací 5.1 Technologický postup zpracování družicových dat 5.2 Zpracování družicových dat pomocí řízené klasifikace 5.3 Zpracování družicových dat z tepelné oblasti spektra 5.4 Zpracování radarových družicových dat 6 Služby Copernicus a současný stav jejich implementace v ČR 6.1 Rozvoj služeb Copernicus 6.2 Monitorování území 6.3 Mořské prostředí 6.4 Atmosféra 6.5 Krizové řízení 6.6 Bezpečnost 6.7 Změna klimatu 7 Softwarové nástroje pro zpracování a vizualizaci prostorových dat 7.1 Zpracování dat 7.2 Vizualizace dat 8 Závěr Citované zdroje Použité podklady Seznam zkratek Seznam obrázků Seznam tabulek Příloha 1 Hlavní online archivy družicových dat Příloha 2 Dostupnost družicových dat v online archivech

5 Abstrakt

6 Předkládaná publikace je jedním z výstupů projektu Integrované hodnocení dopadů globálních změn na environmentální bezpečnost České republiky, jehož byla CENIA, česká informační agentura životního prostředí (CENIA) v letech spoluřešitelem. Publikace představuje přehled systémů dálkového průzkumu Země (DPZ), jejichž data jsou obecně využitelná pro hodnocení environmentální bezpečnosti České republiky (ČR), a to napříč všemi relevantními environmentálními složkami vstupujícími do hodnocení, tj. od základních systémů, kterými jsou např. meteorologické družice, až po úzce specializované systémy monitorující půdní vlhkost, kvalitu ovzduší aj. Uvedeno je rovněž, jakým způsobem dochází ke kalibraci a převodu získaných relativních dat na data absolutních hodnot, pro které je navržena metodika sledování oblastí potenciálních rizik pomocí WSN (Wireless Sensor Network). Na základě uvedeného přehledu systémů DPZ pak byla vybrána data družice Landsat 8 a byla využita jedna z popsaných služeb programu Copernicus, služba krizového řízení GIO EMS Mapping (GMES/Copernicus Initial Operations Emergency Management Service), pro vymezení rizikových lokalit při povodňových situacích v ČR. K datům DPZ pak byla doplněna data z registrů IRZ (Integrovaný registr znečišťovatelů) a IPPC (Integrovaná prevence a omezování znečišťování), která slouží pro identifikaci potenciálně kontaminovaných lokalit. Současně je popsán použitý postup zpracování využitých dat. V oblasti zpracování dat popisující rizika poskytování ekosystémových služeb byl vyvinut software, v rámci kterého byly vytvořeny jak nástroje pro jejich zpracování, tak webová aplikace pro jejich vizualizaci. Výsledkem zpracování jsou mapové vrstvy ohrožení, zranitelnosti a hodnoty ekosystémových služeb, celkové riziko a hot-spots, které jsou publikovány na adrese 5

7 Abstract

8 This publication is one of the outputs of the project Integrated assessment of global change impacts on environmental security of the Czech Republic, in which was CENIA, Czech Environmental Information Agency in years participating as a co-investigator. The publication presents an overview of systems for remote sensing, whose data is generally usable for the assessment of environmental security of the Czech Republic, across all relevant environmental components entering the assessment, i.e. from the basic systems such as meteorological satellites, to highly specialized systems for monitoring the soil moisture, air quality etc. It is also mentioned how to accomplish data calibration and transfer from relative to absolute value. For this step is also proposed methodology for potential risk areas monitoring using WSN. On the basis of the remote sensing systems overview were chosen data from the Landsat 8 satellite and one of the described Copernicus program services was used, the emergency management service GIO EMS Mapping, for the identification of risk areas during flood situations in the Czech Republic. Remote sensing data was supplemented with data from the Integrated Pollution Register and Integrated Pollution Prevention and Control which were used to identify potentially contaminated sites. In the field of processing the data, which describes the risks of ecosystem services providing, was developed software under which were created tools for data processing as well as web applications for visualization. The result of the data processing are the map layers of threats, vulnerability, value of ecosystem services, the total risk and hot-spots that are published at 7

9 1 Úvod

10 Projekt Integrované hodnocení dopadů globálních změn na environmentální bezpečnost České republiky (EnviSec), financovaný Ministerstvem vnitra České republiky v rámci Programu bezpečnostního výzkumu České republiky ( ), se zaměřil na rozvoj integrovaných přístupů k hodnocení globálního dopadu změny ekosystémů na bezpečnost životního prostředí v ČR. Cílem tohoto projektu bylo vytvoření společného rámce pro posuzování bezpečnosti životního prostředí s cílem zhodnotit bezpečnostní rizika pro ekosystémy a ekosystémové služby (ES), které jsou obzvláště citlivé na měnící se trendy v oblasti přírodních procesů a lidské společnosti. Přínosy projektu jsou také v oblasti vytvoření a zkvalitnění technologií, technik, procesů, postupů a jejich aplikace do praxe, které směřují k efektivnímu krizovému managementu nejen na národní, ale i mezinárodní úrovni. Dále je to pak hodnocení rizik a tvorba postupů v krizových situacích, zejména integrovaných systémů a integrovaných informačních souborů dat pro predikci, prevenci a řešení krizových stavů. Při řešení projektu bylo využito dat DPZ. V oblasti ochrany životního prostředí patří DPZ mezi jeden z hlavních datových zdrojů. Na poli DPZ se CENIA aktivně zapojuje především do programů GEO (Group on Earth Observations) a Copernicus (dříve GMES Global Monitoring for Environment and Security), data z těchto programů byla zkoumána jako možný datový zdroj v projektu EnviSec. V současnosti existuje několik desítek družicových systémů, které snímají široké spektrum elektromagnetického záření. Proto jedním z cílů projektu bylo přinést ucelený přehled o družicových systémech, které by bylo možné a vhodné využít pro podporu krizového řízení, a následně vývoj metod a příprava nástrojů pro daný účel. DPZ je disciplína založená na fyzikálních principech. Data o životním prostředí jsou získávána pomocí specializovaných senzorů, umístěných zpravidla na leteckých nebo kosmických nosičích, tedy distančním způsobem bez přímého kontaktu se studovaným objektem. Naměřená data jsou zpracovávána matematicko-fyzikálními a matematickými metodami. Základním fyzikálním jevem, na kterém je DPZ založen, je interakce elektromagnetického záření se zkoumaným objektem. Informace o tom, jak probíhá tato interakce, udává energie, kterou zaznamenává detektor v přesně vymezených intervalech vlnových délek v daném prostorovém úhlu. Takto definovaná interakce je výchozí pro určování hledaných vlastností daných objektů. Každý objekt na zemském povrchu má vliv na naměřené hodnoty energie a to jak v čase, tak v prostoru. Proto je nutné, aby tato energie byla měřena prostřednictvím kvantitativních fyzikálních veličin. Pro zjišťování charakteristik objektů na zemském povrchu (např. typ objektu, jeho stav a další) je tedy nutno pořizovat data v oddělených spektrálních intervalech (spektrálních kanálech), přičemž současná přístrojová technika družicového DPZ pracuje především v oblastech spektra od 400 nm (ultrafialové záření) do 10 mm (mikrovlnné záření). Pro přesné definování typu objektu na zemském povrchu nebo jeho stavu (u vegetace třeba zdravotního stavu) je potřeba znát co nejpřesněji spektrální křivku odrazivosti daného objektu. Přitom platí, čím vyšší počet spektrálních kanálů se použije pro analýzu, tím se získá přesnější spektrální křivka odrazivosti pro daný objekt. Pro každý daný objekt v daném stavu je dán jeho vlastní specifický průběh spektrální křivky odrazivosti. To mimo jiné znamená, že lze multispektrální (hyperspektrální) data vyhodnocovat automaticky pomocí matematických a fyzikálních analytických nástrojů (např. analýzy příznakových prostorů, klasifikační metody aj). Mimo část zabývající se shromážděním, analýzou a zpracováním datových zdrojů DPZ se zapojení CENIA do projektových činností také soustředí na tvorbu analytických a vizualizačních nástrojů pro zpracování a interpretaci dat environmentální bezpečnosti, která byla využita jako podklad pro tvorbu map zobrazujících ohrožení a zranitelnost ekosystémů, celkové riziko poskytování ekosystémových služeb, hodnotu ekosystémových služeb a hot-spots environmentálních rizik. 9

11 2 Užití družicových dat v krizovém řízení pro podporu environmentální bezpečnosti

12 V rezortu životního prostředí jsou družicová data jedním ze základních zdrojů informací pro hodnocení a posuzování jak jeho aktuálního stavu, tak i jeho vývoje. Na základě činností CENIA byly vymezeny zájmové oblasti, které bezprostředně souvisí s environmentální bezpečností a krizovým řízením. Mezi tyto oblasti patří níže uvedené: Podpora krizového řízení při povodních určování čáry rozlivu pomocí družicových radarových dat a výškových modelů za cílem vytipování rizikových oblastí jako jsou např. hustá zástavba, hlavní komunikace, průmyslová zařízení, evidovaná kontaminovaná místa aj.; predikce povodňových situací, kombinace meteorologických dat s daty o vlhkosti půd jako podklad pro modelování vývoje povodňové situace; plánování přístupových tras pro záchranné složky, určování evakuačních tras, zjišťování průjezdnosti klíčových přístupových tras. Detekce kontaminace určování vegetace zasažené znečištěním při povodních na základě klasifikace multispektrálních snímků; určování čáry rozlivu při povodních za účelem vymezení potenciálně kontaminovaného území; identifikace rizikových oblastí s využitím dat pro určování čáry rozlivu a známých ekologických rizik (evidovaná kontaminovaná místa, průmyslová zařízení aj.); určování kontaminovaných vodních ploch na základě klasifikace multispektrálních snímků. Predikce sucha inventarizace zemědělských plodin na základě klasifikace multispektrálních snímků, v kombinaci s daty o vlhkosti půd a meteorologickými daty. Potravinová bezpečnost inventarizace plodin zemědělství na základě klasifikace multispektrálních snímků; zjišťování objemu úrody na základě klasifikace multispektrálních snímků. Radiační bezpečnost inventarizace plodin zemědělství a vegetace zjišťování vzniklých škod (zasažené vegetace) při krizových situacích na základě klasifikace multispektrálních snímků. Monitoring kvality ovzduší využití družicových dat jako základ pro modelování vývoje znečištění, spolu s in-situ daty sloužícími jako kalibrace modelu; monitoring a predikce vývoje kvality ovzduší na základě meteorologických družicových dat a dat z vědeckých družicových optických přístrojů. 11

13 3 Družicové systémy využitelné v krizových situacích

14 Jedním z hlavních zdrojů dat v rámci projektu EnviSec je program Copernicus. Tento program rozděluje data z pozorování Země do tří základních skupin, vesmírná komponenta, in-situ měření a Copernicus služby. Pro využití dat v projektu EnviSec je klíčovou skupinou vesmírná komponenta, jejíž data lze rozdělit do dvou hlavních skupin. Jednak jsou to data ze série družic Sentinel, které jsou vyvíjeny přímo v rámci programu Copernicus Evropskou kosmickou agenturou (ESA) a dále jsou to data z družic přispívajících misí dalších vesmírných agentur. Pro využití družicových dat při monitorování environmentálních rizik však nelze opomenout ani význam družic mimo program Copernicus. 3.1 METEOROLOGICKÉ DRUŽICE Hlavní organizace provozující meteorologické družice jsou americká NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) a evropská EUMET- SAT (the EUropean organisation for the exploitation of METeorological SATellites). Obě tyto organizace provozují dvě základní řady družic, jednu s geostacionární drahou a druhou s polární drahou oběhu. Mezi další státy provozující meteorologické družice se řadí zejména Indie, Rusko a Čína. Do kategorie meteorologických družic se řadí družice určené pro předpovídání počasí a výzkum klimatu. Na základě jejich dat jsou vytvářeny zejména předpovědní a klimatické modely. V ČR existují dva hlavní meteorologické modely počasí, ALADIN (Aire Limitée, Adaptation Dynamique, Development INternational) používaný Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ) a MEDARD (Meteorological and Environmental Data Assimilating system for Regional Domains) používaný Akademií věd České republiky (AV ČR). Kromě využití dat z meteorologických družic pro předpovědní modely nacházejí tato data také uplatnění zejména v kombinaci s daty z jiných družicových systémů nebo s daty z in-situ měření. Meteorologické družice přinášejí data týkající se měření srážek, obsahu vody v oblacích, obsahu vodní páry, mořského povrchového větru, teploty povrchu moře, ledu, sněhu, vlhkosti půdy a mnoho dalších. Jejich uplatnění lze tedy nalézt v širokém spektru oborů, jako jsou zemědělství, krizové řízení, hydrologie aj. V kombinaci s daty z vědeckých družic je to například také monitoring půdní vlhkosti a s tím spojené předpovídání povodňových situací nebo monitoring kvality ovzduší. Mezi mise přispívající do programu Copernicus patří družice provozované organizací EUMETSAT. Jedná se o sérii geostacionárních družic Meteosat druhé generace (MSG), respektive plánované družice Meteosat třetí generace (MTG) a dále polární družice MetOp (Meteorological Operational satellite programme). Obě tyto série družic jsou úzce spojeny s družicemi Sentinel 4, respektive Sentinel 5, jejichž přístroje budou z důvodu úspory finančních prostředků v programu Copernicus umístěny na družice provozované organizací EUMETSAT. [1] Meteorologické družicové systémy provozované EUMETSAT Meteosat Evropský program geostacionárních meteorologických družic Meteosat byl zahájen již v roce Do roku 1997 bylo vypuštěno 7 družic první generace (Meteosat-1 až Meteosat-7), poslední z nich je stále v provozu. Všechny družice první generace byly vybaveny přístrojem MVIRI (Meteosat Visible and InfraRed Imager). Obr. 1 MSG EUMETSAT Současné družice Meteosat jsou již druhou generací a oproti svým předchůdcům disponují novými přístroji a mnoha vylepšeními. Hlavní přístroj je nazýván SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and InfraRed Imager), který je přesnější než předchozí MVIRI a je zaměřen na poskytování přesných atmosférických dat pro předpovědi počasí pomocí výpočetní techniky. Meteosat-8 nese navíc přístroj GERB (Geostationary Earth Radiation Budget), který je zaměřen na sledování klimatu. Poslední družice druhé generace (Meteosat-11) má být vypuštěna v roce Po roce 2018 má program družic Meteosat pokračovat družicemi třetí generace, kterých má být celkem šest. mají být dvojího druhu. MTG-I (Meteosat Third Generation Imaging satellite) ponese univerzální optický spektrometr a detektor blesků, první ze čtyř plánovaných družic by měla 13

15 Obr. 2 MTG EUMETSAT být vypuštěna v roce Druhým typem je MTG-S (Meteosat Third Generation Sounding satellite), ponese přístroj pro mapování prostorového rozložení teploty a vodní páry v atmosféře první ze dvou plánovaných družic bude vypuštěna po roce Součástí družic MTG- -S bude také mise Sentinel 4 v podobě zařízení UVN (Ultraviolet, Visible and Near-infrared spectrometer) pro sledování chemického složení atmosféry. [2] Tab. 1 MVIRI (Meteosat-1 až 7) EUMETSAT Meteosat-1 až Meteosat-7 MVIRI multispektrální Počet spektrálních pásem 3 (VIS (VISible), IR (InfraRed), TIR (Thermal InfraRed)) Prostorové rozlišení VIS 2,5 km; TIR 5 km polokoule 30 minut Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu do roku 1997 Plánovaná životnost 5 let Tab. 2 SEVIRI (MSG) EUMETSAT MSG (Meteosat-8 až Meteosat-11) SEVIRI multispektrální Počet spektrálních pásem 12 Prostorové rozlišení 1000; 3000 m polokoule 20 minut Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu Plánovaná životnost 10 let EPS Druhým hlavním družicovým systémem provozovaným organizací EUMETSAT jsou meteorologické družice s polární drahou (EPS EUMET- SAT Polar System), které dodávají taktéž data využívaná zejména v numerických modelech pro předpověď počasí a sledování klimatu. První z těchto družic MetOp-A byla vypuštěna v roce Tato družice nese celkem 11 přístrojů. Některé z nich jsou shodné s přístroji na družicích NOAA, neboť se jedná o první evropskou družici ve společném projektu NOAA a EUMETSAT nazvaného IJPS (Initial Joint Polar System). V rámci tohoto programu byla v roce 2012 vypuštěna další družice MetOp-B a v roce 2017 je plánováno vypuštění třetí a poslední družice v této sérii, MetOp-C. Hlavními meteorologickými přístroji, které mají tyto družice společné s družicemi NOAA, jsou AMSU-A1/AMSU-A2 (Advanced Microwave Sounding Units), HIRS/4 (High-resolution Infrared Radiation Sounder), AVHRR/3 (Advanced Very High Resolution Radiometer), MHS (Microwave Humidity Sounder). Mimo to obsahuje družice i vědecké přístroje pro zkoumání stavu atmosféry IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), ASCAT (Advanced SCATterometer), GOME-2 (Global Ozone Monitoring Experiment). [2] Po roce 2020 Obr. 3 MetOp-A EUMETSAT je plánováno vypouštění dalších družic systému EPS-SG (EUMET- SAT Polar System Second Generation), a to druhé generace družic MetOp-SG (Meteorological Operational satellite programme Second Generation), které budou využity i v programu organizace NOAA JPSS (Joint Polar Satellite System). Součástí mise bude také Sentinel 5 v podobě přístroje UVNS (Ultraviolet, Visible, Near-infrared, Shortwave Spectrometer) pro monitoring chemického složení atmosféry, tento přístroj bude na první z plánovaného páru družic. [1] Tab.3 AMSU-A1/AMSU-A2 (MetOp, NOAA) EUMETSAT, NOAA MetOp-A až MetOp-C, resp. NOAA-17 až NOAA-19 AMSU-A1/AMSU-A2 radarová patnáctifrekvenční Počet spektrálních pásem 15 (23,8 89,0 GHz) Prostorové rozlišení 45 km (A2 15 km) 1650 km 2 3x denně Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu od 2006, resp. od 1998 Plánovaná životnost 5 let Na novějších družicích je senzor AMSU-A2 nahrazen AMSU-B. 14

16 Tab. 4 HIRS/4 (MetOp, NOAA) EUMETSAT, NOAA MetOp-A až MetOp-C, resp. NOAA-17 až NOAA-19 HIRS/4 multispektrální Počet spektrálních pásem 20 (1 VIS; 19 IR; 3,8 15 µm) Prostorové rozlišení 10 km 2160 km 2 3x denně Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu od 2006, resp. od 1998 Plánovaná životnost 5 let Tab.5 AVHRR/3 (MetOp, NOAA) EUMETSAT, NOAA MetOp-A až MetOp-C, resp. NOAA-17 až NOAA-19 AVHRR/3 multispektrální Počet spektrálních pásem 6 Prostorové rozlišení 1090 km 2500 km 2 3x denně Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu od 2006, resp. od 1998 Plánovaná životnost 5 let Tab. 6 MHS (MetOp, NOAA) EUMETSAT, NOAA MetOp-A až MetOp-C, resp. NOAA-17 až NOAA-19 MHS radarová pětifrekvenční Počet spektrálních pásem 5 (89,0; 157,0; 2x183,3; 190,3 GHz) Prostorové rozlišení 17 km 1650 km 2 3x denně Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu od 2006, resp. od 1998 Plánovaná životnost 5 let Meteorologické družicové systémy provozované NOAA GOES Obr. 4 GOES NOAA Historie amerických geostacionárních meteorologických družic ze série GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) sahá do roku 1974, kdy byl vypuštěn jejich první předchůdce. V současné době jsou aktivní čtyři družice (GOES-12 až GOES-15). První z nich patří do druhé generace družic této řady, ostatní tři patří již do třetí generace. Vypouštěny byly v letech V budoucnu jsou plánovány další dvě družice, které budou vypuštěny po roce Všechny tyto družice jsou však určeny především pro sledování západní polokoule a jejich data nelze využít v rámci ČR, proto zde nejsou uvedeny parametry senzorů těchto družic. [3] DMSP Obr. 5 DMSP NOAA DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) je série vojenských meteorologických družic s polární drahou, které jsou vypouštěny od 60. let 20. století. V současnosti jsou aktivní 4 družice, poslední byla vypuštěna v roce Hlavním senzorem je SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager). Tento senzor je určen pro zjišťování rychlosti větru nad hladinou oceánu, plochy pokryté ledem, stáří ledu, srážek nad pevninou, srážek nad vodou, obsahu vody v oblačnosti, teploty zemského povrchu, sněhové pokrývky, teploty povrchu moře a půdní vlhkosti. V rámci tohoto programu je v budoucnosti plánováno vypuštění ještě několika obdobných družic. [3] Tab. 7 SSM/I (DMSP) NOAA DMSP SSM/I radarová čtyřfrekvenční Počet spektrálních pásem 4 (19,35; 22,235; 37; 85,5 GHz) 15

17 Prostorové rozlišení 12,5 km (19 a 22 GHz); 7,5 km (37 GHz); 2,5 km (85 GHz) 1394 km 1 den (> 72 s.š. ½ dne) Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu Plánovaná životnost 4 roky POES Obr. 6 NOAA-19 NOAA POES (Polar Operational Environmental Satellite) je americká část společného projektu organizací NOAA a EUMETSAT nazvaného IJPS, která navazuje na úspěšnou řadu civilních amerických meteorologických družic s polární drahou, které jsou vypouštěny již od počátku 70. let 20. století (družice NOAA-1 až NOAA-16). Americkým příspěvkem do tohoto projektu jsou družice NOAA-17 až NOAA-19, které byly vypuštěny v letech Evropským příspěvkem jsou pak družice řady MetOp. Všechny družice v rámci tohoto projektu mají společnou sadu meteorologických přístrojů AMSU-A1/AMSU-A2, HIRS/4, AVHRR/3, MHS. Více o senzorech na družicích NOAA, je uvedeno v kapitole EPS. [3] JPSS Obr. 7 JPSS NOAA JPSS je plánovaným pokračováním amerických meteorologických a environmentálních družic s polární drahou. Po roce 2017 je plánováno vypuštění dvou družic v rámci tohoto programu, které mají nahradit a sloučit dva výše uvedené americké systémy družic s polární drahou (DMSP a POES) a připojí se tak k evropským družicím MetOp. Překlenovací družicí je Suomi NPP (Suomi National Polar-orbiting Partnership) vytvořená v rámci programu NPOESS (National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System), která byla vypuštěna v roce [3] Ruské meteorologické družice Meteor Meteor patří do série meteorologických družic provozovaných od 60. let 20. století. Postupně byly vysílány družice sériových označení Meteor, Meteor-2 (do 2001), Meteor-3 (do 2002), Meteor-3M (do 2009) a Meteor-M. V současné době jsou provozovány dvě družice sériového označení Meteor-M1 a Meteor-M2. V budoucnu je plánována série tří družic řady Meteor-MP. Jejich přístrojové vybavení má navazovat na předchozí série, půjde pouze o jejich vylepšenou verzi. Vypuštění družic je plánováno po roce [4] Elektro-L Obr. 8 Elektro-L Roscosmos Nová generace ruských geostacionárních meteorologických družic je provozovaná organizací Roscosmos (Russian Federal Space Agency). První byla vypuštěna v roce V současnosti je pouze jednou ze tří funkčních ruských meteorologických družic spolu s družicemi Meteor-M1 a M2. [4] Tab. 8 MSU-GS (Elektro-L) Roscosmos Elektro-L MSU-GS (Multi-band Scanning Instrument) multispektrální Počet spektrálních pásem 10 (8 VNIR (Visible and Near- InfraRed); 2 TIR) Prostorové rozlišení 1 km polokoule 30 minut (v případě nutnosti až 10 minut) Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2011 Plánovaná životnost 10 let 16

18 3.2 MONITORING PŮDNÍ VLHKOSTI Data týkající se půdní vlhkosti jsou hojně využívána v kombinaci s daty z meteorologických družic, a to zejména s údaji o obsahu vody v oblacích a srážkách, které lze využít pro podporu krizového řízení, například při predikci povodňových situací, určování čáry rozlivu, predikce sucha a hrozby požárů. Samotné modelování půdní vlhkosti vyžaduje kromě pořízení a analýzy družicových snímků také funkční model pro zpracování dat a ověření výsledků v terénu. Pro monitorování vlhkosti půdy (obsahu vody v půdě) jsou hojně využívána především radarová data, někdy doplněna optickými daty. ESA na svých webových stránkách zveřejnila datovou sadu vlhkosti půdy s celosvětovým pokrytím za období Tato datová sada se skládá ze tří produktů, data z aktivních a pasivních senzorů a sloučená data. První datová sada (autor Vienna University of Technology) byla vytvořena na základě měření rozptylu v pásmu C (C-band 4 až 8 GHz). Data byla sbírána přístroji na družicích ERS-1 a ERS-2 (European Remote-Sensing Satellite), přístroje SCAT (SCATterometer) a MetOp-A s přístrojem ASCAT. Druhá datová sada byla vytvořena na základě dat z pasivního pozorování mikrovlnného spektra (autor Vrije University of Amsterdam ve spolupráci s NASA (National Aeronautics and Space Administration)). Data byla shromážděna družicemi Nimbus 7, přístroj SMMR (Scanning Multichannel Microwave Radiometer); DMSP, přístroj SSM/I; TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), přístroj TMI (TRMM Microwave Imager) a družicí Aqua, přístroj AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer EOS). [5] Kromě měření půdní vlhkosti jsou některé z těchto přístrojů určeny především pro globální měření obsahu vody v atmosféře, tj. i měření srážek. Jedná se především o přístroje na družicích DMSP, přístroj SSM/I; TRMM, přístroje PR (Precipitation Radar) a TMI; a přístroje nové družice GPM Core Observatory (Global Precipitation Measurement), DPR (Dual-frequency Precipitation Radar), GMI (GPM Microwave Imager). Poslední jmenovaná družice je zároveň základním prvkem souboru družic GPM Constellation, které sledují globální srážky. [6] Speciální družicí, přímo určenou pro monitoring půdní vlhkosti je družice SMOS (the Soil Moisture and Ocean Salinity mission) ze série družic Earth Explorer, které jsou vypouštěny v rámci vědeckovýzkumného programu Living Planet, financovaného ESA. [7] Mezi hlavní mise přispívající do programu Copernicus, jejichž radarová data lze využít v této problematice, patří družice série Sentinel 1, které navazují na předchozí mise ESA, a to družice ERS-2 (senzor C-band SAR (Synthetic Aperture Radar)) a EnviSat (senzor ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar)). Dalšími přispívajícími radarovými misemi do programu Copernicus jsou pak kanadská Radarsat-2, německé TerraSAR-X a TanDEM-X, italská série družic Cosmo-SkyMed a série meteorologických družic MetOp. Mezi důležité plánované družice určené pro mapování půdní vlhkosti patří také družice SMAP (Soil Moisture Active Passive) Seznam misí Ukončené mise: Nimbus 7 ( ), ERS-1 ( ), ERS-2 ( ), EnviSat ( ) Současné mise: DMSP ( ), TRMM (1997), Aqua (2002), MetOp-A (2006), Radarsat-2 (2007), TerraSAR-X (2007), SMOS (2009), TanDEM-X (2010), Cosmo-SkyMed 1 4 ( ), MetOp-B (2012), RISAT-1 (2012), Sentinel 1A (2014), GPM (2014), ALOS-2 (2014). Plánované mise: Paz (2015), SMAP (2015), JPSS (2017), TSX-NG (2017), MetOp-C (2017) Využitelná data z přístrojů na současných a plánovaných družicích Sentinel 1 Obr. 9 Sentinel 1 ESA Sentinel 1A a 1B jsou vyvíjeny v rámci programu Copernicus Radar Mission for Land and Ocean Services. Projekt zahrnuje dvě družice, obě vybavené přístrojem SAR pracujícím na frekvenci 5,405 GHz. Je určen především pro monitorování mořského ledu a životního prostředí v polárních oblastech, sledování životního prostředí moří a oceánů, monitoring rizik pohybů zemského povrchu, mapování zemského povrchu (především lesních porostů vody a půdy), mapování zemědělské činnosti a mapování pro účely podpory humanitární pomoci v krizových situacích. [8] 17

19 Tab. 9 C-band SAR (Sentinel 1) ESA Sentinel 1 Počet spektrálních pásem Prostorové rozlišení C band SAR radarová jednofrekvenční 1 (5,404 GHz) 5 40 m km 12 dní každá družice; 2 dny Evropa a Kanada; 6 dní celý svět Interferometrie ano Možnost programování ano Uvedení do provozu 2014 Plánovaná životnost 7 12 let MetOp Přístroj nové generace ASCAT, který nesou družice MetOp, je určen primárně pro získávání informací o vzdušném proudění, které mají sloužit především k předpovědi počasí a výzkumu klimatu. Data z tohoto senzoru však naleznou uplatnění i v jiných aplikacích, jako je monitorování pevninského i mořského ledu, sněhové pokrývky a vlhkosti půdy. se pohybují po polární dráze ve výšce 800 km. Dvě sady tří antén přístroje ASCAT umožňují současné pořizování dvou záběrů, což přispívá nejen k vyššímu pokrytí, ale také k lepšímu rozlišení pořizovaných dat oproti předchůdcům (ERS-1 a ERS-2, přístroj SCAT). Přístroj pracuje na stejné frekvenci jako jeho předchůdce SCAT. Jako doplňková data pro určování vlhkosti půdy lze využít i údaje ze senzorů AMSU-A1/A2 a HIRS/4, více o těchto senzorech a družicích série MetOp je uvedeno v kapitole EPS. [9] Tab. 10 ASCAT (MetOp) EUMETSAT MetOp-A až MetOp-C ASCAT radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (5,255 GHz) Prostorové rozlišení 50 km (zkušební 25 km) 2x500 km (oba záběry mají odklon 384 km od osy) 5 dní Interferometrie Možnost programování ne Uvedení do provozu od 2006 Plánovaná životnost 5 let Radarsat-2 Obr. 10 Radarsat-2 CSA Radarsat-2, provozovaná Kanadskou kosmickou agenturou (CSA Canadian Space Agency), pořizuje radarová data ve vysokém rozlišení. Tato data jsou distribuována jako komerční produkt. Jednou z mnoha aplikací těchto dat je zjišťování stavu půdy a plodin na ní pěstovaných. Kromě jiného se tato data využívají také k monitoringu ledu a vodstva a dále také v zemědělství, lesnictví, geologii a při krizovém řízení. [10] Tab. 11 SAR (Radarsat-2) CSA Radarsat-2 SAR radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (5,405 GHz) Prostorové rozlišení m km 12 dní Interferometrie Možnost programování ano Uvedení do provozu 2007 Plánovaná životnost 7 let TerraSAR-X Obr. 11 TerraSAR-X a TanDEM-X Komerční radarová data na- Airbus Defence & Space bízí i společnost Airbus Defence & Space, která provozuje dvě radarové družice, TerraSAR-X a TanDEM-X, obě tyto družice pořizují data ve spektrálním pásmu X (8 12,5 GHz). Tato data jsou hojně využívána pro tvorbu výškových modelů, topografické mapování, ale také pro mapování stavu půdy a stavu pokryvu Země. Po roce 2017 je plánována nová generace družic označená TSX-NG (TerraSAR-X Next Generation) a na rok 2015 je také plánováno vypuštění španělské družice Paz, která bude vycházet z konstrukce družice TerraSAR-X. [11] 18

20 Tab. 12 SAR-X (TerraSAR-X) Počet spektrálních pásem Prostorové rozlišení Interferometrie Možnost programování Airbus Defence & Space TerraSAR-X SAR-X radarová jednofrekvenční 1 (9,65 GHz) 1; 3; 16 m 5x10 km 11 dní ano ano Uvedení do provozu 2007 Plánovaná životnost TanDEM-X 5 let TanDEM-X je doplňkem sesterské družice TerraSAR-X a byla vypuštěna zejména kvůli zvýšení časové dostupnosti dat a tvorbě stereoskopických snímků. [11] Tab. 13 SAR-X (TanDEM-X) Airbus Defence & Space TanDEM-X SAR-X radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (9,65 GHz) Prostorové rozlišení 1; 3; 16 m 5x10 km 3 dny Interferometrie ano Možnost programování ano Uvedení do provozu 2010 Plánovaná životnost 5 let Cosmo-SkyMed Obr. 12 Cosmo-SkyMed ASI Série italských družic Cosmo- -SkyMed byba vypuštěna v letech Každá z těchto družic je vybavena radarem pracujícím v pásmu X. Projekt je napůl civilní, napůl vojenský a jeho hlavním účelem je průzkum, zpravodajství, odhad škod z povodní, sucha, lesních požárů aj. [12] Tab. 14 SAR 2000 (Cosmo-SkyMed) ASI (Agenzia Spaziale Italiana) Cosmo-SkyMed SAR 2000 radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (9,6 GHz) Prostorové rozlišení 1; 3; 15; 30; 100 m max. 200 km 16 dní (každá družice) Interferometrie ano Možnost programování ano Uvedení do provozu Plánovaná životnost 7 let Aqua Obr. 13 Aqua NASA Aqua se pohybuje na slunečně-synchronní dráze a je součástí konstelace družic nazvané A-Train (Afternoon Train). Do této skupiny patří také družice CloudSat, CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation), Aura, PARASOL (Polarization and Anistropy of Reflectances for Atmospheric Science coupled with Observations from a Lidar) odstavená, GCOM-W1 (Shizuku; the Global Change Observation Mission Water) a OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory). Název této skupiny je odvozen od toho, že se družice pohybují po společné polární dráze a okolo 12:30 místního času postupně přecházejí přes rovník. Hlavním účelem této konstelace je sběr dat z různých senzorů na stejném místě během krátkého časového úseku. Primárním účelem družice Aqua, která je vybavena celkem šesti přístroji, je studium srážek, výparu a koloběhu vody. Důležitým přístrojem pro sledování půdní vlhkosti je AMSR-E, který je určen pro měření srážek, obsahu vody v oblacích, obsahu vodní páry, mořského povrchového větru, teploty povrchu moře, ledu, sněhu a vlhkosti půdy. Tento přístroj navazuje na své předchůdce, kterými jsou SMMR z družic Nimbus 7 a Seasat, SSM/I z družice DMSP a AMSR (Advanced Microwave Scanning Radiometer) z družice ADEOS II (ADvanced Earth Observing Satellite). [13] Tab. 15 AMSR-E (Aqua) NASA Aqua AMSR-E radarová 19

21 12 kanálů; 6 frekvencí; dvě polarizace Počet spektrálních pásem 6 (6,925; 10,65; 18,7; 23,8; 36,5; 89,0 GHz) Prostorové rozlišení 6x4 km (89,0 GHz); 14x8 km (36,5 GHz); 32x18 km (23,8 GHz); 27x16 km (18,7 GHz); 51x29 km (10,65 GHz); 75x43 km (6,925 GHz) 1445 km 1 2 dny Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu 2002 Plánovaná životnost 6 let SMOS Obr. 14 SMOS ESA SMOS, je určena ke dvěma hlavním úkolům a jedním z nich je i měření půdní vlhkosti. Tato veličina je obvykle udávána v procentech. Její přístroj MIRAS (Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis) dokáže měřit půdní vlhkost již od 4 %. [14] Tab. 16 MIRAS (SMOS) ESA SMOS MIRAS radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (1,400 1,427 GHz) Prostorové rozlišení km cca 1000 km 1 3 dny Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu 2009 Plánovaná životnost 3 roky SMAP Obr. 15 SMAP NASA SMAP je určena především k mapování půdní vlhkosti a určování jejího stavu (zmrzlá / rozmrzlá). Tato měření mají sloužit zejména k porozumění cyklu vody, energie a uh- líku a k rozšíření možností modelů pro předpověď počasí a modelů klimatu. Hlavními přístroji družice jsou radiometr a SAR. [15] Tab. 17 L-band Radiometer (SMAP) NASA SMAP L band Radiometer radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (1,41 GHz) Prostorové rozlišení 39x47 km cca 1000 km 3 dny rovníkové oblasti; 2 dny oblasti > 45 s.š. Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu 2015 Plánovaná životnost 3 roky Tab. 18 SAR (SMAP) NASA SMAP SAR radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (1,26 GHz) Prostorové rozlišení 1 3 km cca 1000 km 3 dny rovníkové oblasti; 2 dny oblasti > 45 s.š. Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu 2015 Plánovaná životnost 3 roky RISAT-1 a RISAT-2 Družici RISAT-1 (Radar Imaging SATellite) s radarovým přístrojem, která je určena zejména pro využití při krizovém řízení, mapování povodní, v zemědělství, lesnictví aj., vypustila ISRO (Indian Space Research Organisation) v rámci programu IRS (Indian Remote Sensing). RISAT-1 je jednou ze dvou družic s radarovým přístrojem, vypuštěných v rámci tohoto programu. Druhou radarovou družicí v programu IRS je RISAT-2, zatímco první z družic pracuje v pásmu C, senzor družice RISAT-2 pracuje v pásmu X a jejím hlavním účelem je kontrola hranic Indie a státní bezpečnost (monitoring lodí, protiteroristické operace aj.). [16] 20

22 Tab. 19 SAR (RISAT-1) Počet spektrálních pásem Prostorové rozlišení Interferometrie Možnost programování ISRO RISAT-1 SAR radarová jednofrekvenční 1 (5,350 GHz) 1 50 km km 25 dní ano ano Uvedení do provozu 2012 Plánovaná životnost ALOS-2 5 let Obr. 16 ALOS-2 JAXA JAXA (Japan Aerospace exploration Agency) vypustila družici ALOS (Advanced Land Observing Satellite) za účelem mapování zemského povrchu a zvládání přírodních katastrof. První z družic obsahovala jak optické přístroje, tak i jeden radarový. V roce 2014 byla vypuštěna družice ALOS-2, která je navazujícím projektem, avšak z důvodu úsporných opatření obsahuje pouze radarový přístroj PALSAR-2 (Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar). [36] Tab. 20 PALSAR-2 (ALOS-2) JAXA ALOS-2 PALSAR-2 radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (pásmo L 1,2 GHz) Prostorové rozlišení 1 10 m km Interferometrie Možnost programování Uvedení do provozu 2014 Plánovaná životnost 5 let 21

23 3.3 MONITORING KVALITY OVZDUŠÍ Pro monitoring kvality ovzduší, tvorbu modelů vývoje znečištění a jeho predikci je v dnešní době dostupné již velké množství družicových dat. Mezi hlavní zdroje lze zařadit jak přístroje na meteorologických družicích, tak přístroje umístěné na družicích vypouštěných v rámci vědeckých misí. Příkladem modelování znečištění ovzduší může být služba poskytovaná pro mapovou aplikaci města Ottawa (viz obr. níže). [17] Obr. 17 Mapová aplikace monitorování kvality ovzduší ve městě Ottawa Příkladem meteorologických družic vhodných pro tento účel jsou družice ze systému POES (družice NOAA) a evropské družice Meteosat a MetOp. Základními meteorologickými přístroji na těchto družicích, které lze k tomuto účelu využít, jsou přístroje SEVIRI, AVHRR, AMSU-A1/A2, HIRS/4 a MHS popsané v kapitole Meteosat a EPS. [4] Mise specializované na monitoring kvality ovzduší staví zejména na odkazu přístrojů z družic EnviSat, přístroj SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption spectrometer for Atmospheric CartograpHY) a ERS-2, přístroj GOME. V současnosti tato data dodávají zejména družice Aura, přístroj OMI (Ozone Monitoring Instrument) a meteorologické družice MetOp-A a MetOP-B nesoucí vědecký přístroj na monitoring kvality ovzduší GOME-2. Stejným přístrojem má být vybavena i sesterská družice MetOp-C. V rámci programu Copernicus mají kontinuitu měření zajistit družice Sentinel, a to konkrétně družice Sentinel 4 s přístrojem UVN, Sentinel 5 Precursor s přístrojem TROPOMI (TROPospheric Ozone Monitoring Instrument) a Sentinel 5 s přístrojem UVNS. y z misí Sentinel 4 a 5 nebudou umístěny na samostatných družicích, ale je plánováno jejich využití na družicích MTG respektive MetOp-SG po roce 2020, jak je uvedeno v kapitolách věnujících se těmto systémům ( Meteosat a EPS). [18] Hlavními přispívajícími misemi se senzory pro monitoring atmosféry v rámci programu Copernicus jsou výše zmiňované MSG, MetOp a dále také družice CALIPSO a plánovaná francouzsko-německá družice MERLIN (MEthane Remote sensing LIdar mission). [18] Mezi další družice dodávající zajímavá data týkající se kvality ovzduší patří i další družice z konstelace A-Train (více viz kapitola Aqua). [13] Seznam misí nesoucích vědecké přístroje pro monitoring kvality ovzduší Ukončené mise: ERS-2 ( ), EnviSat ( ). Současné mise: Terra (1999), Aqua (2002), MSG (2002), Aura (2004), CALIPSO (2006), CloudSat (2006), MetOp-A (2006), GOSAT (2009), GCOM-W1 (2012), MetOp-B (2012), Kanopus-V (2012), OCO-2 (2014). Plánované mise: Sentinel 5 Precursor (2016), MetOp-C (2017), MTG (2018), Sentinel 4 (2018), MERLIN (2019), MetOp-SG (2020), Sentinel 5 (2020). Související meteorologické mise: POES (družice série NOAA) (2002), JPSS (2017) Využitelná data z přístrojů na současných a plánovaných družicích Sentinel 5 Precursor Obr. 18 Sentinel 5 Precursor ESA je připravována v rámci programu Copernicus Low Earth Orbit Atmosphere Mission. Z hlediska přístrojového vybavení by měla překlenout mezeru mezi senzory na družicích EnviSat/Aura a Sentinel 5, jejíž start je prozatím plánován na rok Bude provádět chemické měření částic atmosféry, ve vysokém časovém a prostorovém rozlišení. Se zvýšenou frekvencí bude získávat data o změnách v troposféře, především bude měřit koncentrace O 3, NO 2, SO 2, BrO, formaldehydu 22

24 a aerosolů. Přístroj bude také měřit v pásmech NIR (Near-InfraRed) a SWIR (ShortWave InfraRed), která jsou určena především pro detekci oblačnosti, měření výškového rozsahu aerosolů a detekci CO 2 a CH 4. Hlavním přístrojovým vybavením družice, jejíž start je plánován na rok 2016, bude spektrometr TROPOMI. [19] Tab. 21 TROPOMI (Sentinel 5 Precursor) ESA Sentinel 5 Precursor TROPOMI multispektrální Počet spektrálních pásem 5 pásem ( nm; nm; nm) Prostorové rozlišení 7x7 km 2700 km 1 den Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2016 Plánovaná životnost 7 let MTG a Sentinel 4 Po roce 2018 je plánováno vypuštění první z družic MTG, která by měla obsahovat kromě standardních meteorologických přístrojů také vědecký přístroj UVN, který je vyvíjen v rámci mise Sentinel 4 (samostatná družice Sentinel 4 není nyní v plánu). Ten má pracovat v ultrafialové ( nm), viditelné ( nm) a blízké infračervené ( nm) oblasti spektra. Prostorové rozlišení bude 8 km a spektrální rozlišení mezi 0,12 nm a 0,5 nm v závislosti na spektrálním kanálu. Přístroj je určen pro monitorování vybraných chemických látek v atmosféře ve vysokém časovém a prostorovém rozlišení. Bude měřit především koncentrace O 3, NO 2, SO 2, formaldehydu a aerosolů. Data budou generována přibližně každou hodinu. [19] Tab. 22 UVN (MTG, Sentinel 4) EUMETSAT, ESA MTG, Sentinel 4 UVN multispektrální Počet spektrálních pásem 3 (UV (UltraViolet) nm; VIS nm; NIR nm) Prostorové rozlišení 8 km Evropa a severní Afrika 60 minut (výhledově 30 minut) Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu po 2018 Plánovaná životnost 7 12 let MetOp a Sentinel 5 Tato série meteorologických družic provozovaných organizací EUMETSAT nese kromě standardních meteorologických přístrojů i přístroj GOME-2. Data z tohoto přístroje slouží především k určování obsahu troposférického O 3 a jeho vertikálního rozložení, dále také slouží pro určování obsahu NO 2, SO 2, vodní páry, O/O 2, BrO, a jiných stopových plynů, ale také aerosolů. Druhá generace meteorologických družic MetOp-SG má kromě meteorologických přístrojů obsahovat i přístroj UVNS, který má navazovat zejména na přístroje GOME-2 z předchozí generace družic MetOp a na misi Sentinel 5 Precursor (TROPOMI) a MTG (Sentinel 4 UVN). [19] Tab. 23 GOME-2 (MetOp) EUMETSAT MetOp-A až MetOp-C GOME-2 multispektrální Počet spektrálních pásem 5 spektrálních pásem; rozsah nm; spektrální rozlišení 0,2 0,4 nm Prostorové rozlišení 80x40 km km 1,5 dne Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2006, 2012, 2017 Plánovaná životnost 7 let Tab. 24 UVNS (MetOp-SG, Sentinel 5) EUMETSAT MetOp-SG (Sentinel 5) UVNS multispektrální Počet spektrálních pásem 7 (UV nm; UV nm; VIS nm; NIR nm; SWIR nm; SWIR nm; SWIR nm Prostorové rozlišení 5 15 km polokoule 1,5 dne 23

25 Stereosnímky Možnost programování ne ne Uvedení do provozu 2020 a 2026 Plánovaná životnost 7 let Cloudsat a CALIPSO Obr. 19 CALIPSO NASA V roce 2006 byly vypuštěny v programu EOS (Earth Observing System) dvě družice CloudSat a CALIPSO, které se zařadily do konstelace družic A-Train (více viz kapitola Aqua). Primárním účelem těchto družic je sledování oblačnosti a aerosolů a výzkum jejich vlivu na počasí a globální klima. [20] [21] Tab. 25 CPR (CloudSat) NASA CloudSat CPR (Cloud Profiling Radar) radarová jednofrekvenční Počet spektrálních pásem 1 (94,05 GHz) Prostorové rozlišení 1,4x3,5 km; 500 m vertikálně 100 km 16 dní Interferometrie ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2006 Plánovaná životnost 3 roky Tab. 26 CALIOP (CALIPSO) NASA CALIPSO CALIOP (Cloud-Aerosol LIdar with Orthogonal Polarisation) lidar Počet spektrálních pásem 2 (532 a 1064 nm) Prostorové rozlišení 70 m v intervalech 333 m; 30 m vertikálně 70 m 16 dní Interferometrie ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2006 Plánovaná životnost 3 roky MERLIN MERLIN je německo-francouzský projekt vyvíjený ve spolupráci CNES (Centre National d Etudes Spatiales) a DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) a je určený pro měření atmosférické koncentrace CH 4 v nižších vrstvách atmosféry za pomoci laseru IPDA LIDAR (Integrated Path Differential Absorption LIght Detection And Ranging instrument). [22] Tab. 27 IPDA LIDAR (MERLIN) CNES, DLR MERLIN IPDA LIDAR lidar Počet spektrálních pásem 1 (1645 nm) Prostorové rozlišení 50 x 0,1 km 100 m 28 dní Interferometrie ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2019 Plánovaná životnost 3 roky Aura Obr. 20 EOS Aura NASA Aura je americkou vědeckou družicí ze série EOS určenou pro pozorování atmosféry. Řadí se mezi družice skupiny A-Train (více viz kapitola Aqua). Její přístroj OMI navazuje na měření svých předchůdců, přístroje GOME a TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer). OMI je klíčový přístroj pro sledování obnovy ozónové vrstvy a sledování CFC (chlór-fluorované uhlovodíky) v atmosféře. Využíván je také pro monitorování znečištění atmosféry plyny jako jsou O 3, NO 2, SO 2 a aerosoly, popelem a prachem z vulkanických erupcí. Dále je také využíván pro monitoring BrO, formaldehydu a OClO (oxid chloričitý) ve stratosféře a troposféře. [23] Tab. 28 OMI (Aura) NASA Aura OMI multispektrální 24

26 Počet spektrálních pásem 3 ( nm; nm; nm) Prostorové rozlišení 13x24 km 2600 km 1 hodina na osvětlené straně Země Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2004 Plánovaná životnost 5 let Terra Obr. 21 EOS Terra NASA Terra je družice ze série EOS určená k pozorování životního prostředí, klimatických změn a znečištění ovzduší. Obsahuje 5 senzorů, senzor MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) je nástupcem AVHRR radiometru družice NOAA použitý zároveň i u družice Aqua. [13] [24] Přístrojové vybavení družice Terra: ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) CERES (Clouds and the Earth s Radiant Energy System) MISR (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer) MODIS MOPITT (Measurements Of Pollution In The Troposphere) Tab. 29 ASTER (Terra) NASA Terra ASTER multispektrální Počet spektrálních pásem 14 Prostorové rozlišení VNIR 15 m; SWIR 30 m; TIR 90 m 60x60 km 16 dní Stereosnímky ano Možnost programování ano Uvedení do provozu 1999 Plánovaná životnost 6 let Tab. 30 MODIS (Terra, Aqua) NASA Terra, Aqua MODIS multispektrální Počet spektrálních pásem 36 Prostorové rozlišení m 2330 km 1 16 dní Stereosnímky Možnost programování Uvedení do provozu 1999 (2002) Plánovaná životnost 6 let OCO-2 Obr. 22 OCO-2 NASA Tato družice byla vypuštěna v rámci programu EOS jako náhrada za družici OCO, která byla zničena v roce 2009 při neúspěšném startu, a zařadí se do konstelace družic A-Train (více viz kapitola Aqua). Jejím hlavním cílem je pozorování cyklu CO 2 v atmosféře, sledování jeho prostorového i sezónního rozložení a určení zdrojů jak přírodních, tak vytvořených lidmi. [25] Tab. 31 OCO-2 (OCO-2) Počet spektrálních pásem NASA OCO-2 OCO-2 multispektrální 3 (NIR 760 nm; SWIR 1610 nm; 2060 nm) Prostorové rozlišení 1,29x2,25 km 10 km globální pokrytí 1 měsíc Stereosnímky ne Možnost programování ne Uvedení do provozu 2014 Plánovaná životnost 3 roky Kanopus-V Obr. 23 Kanopus-V Roscosmos Ruská environmentální družice Kanopus-V (Kanopus Vulkan) je určena pro monitorování znečištění, lesních požárů aj. Je první ze série družic Kanopus a byla vypuštěna 25

27 v červenci Plánováno je celkem šest družic v této sérii. Druhou má být družice Kanopus-V-IK 1 (Kanopus Vulkan Infrakrasny) doplněná o senzor pro snímání v infračervené části spektra. Tato družice má být uvedena do provozu v roce [4] Tab. 32 PSS (Kanopus-V) Roscosmos Kanopus-V PSS (Panchromatic Imaging System) panchromatický Počet spektrálních pásem 1 (0,5 0,8 µm) Prostorové rozlišení 2,5 m 20 km Stereosnímky Možnost programování Uvedení do provozu 2012 Plánovaná životnost 5 let Tab. 33 MSS (Kanopus-V) Roscosmos Kanopus-V MSS (MultiSpectral Imaging System) multispektrální Počet spektrálních pásem 4 (0,5 0,9 µm) Prostorové rozlišení 12 m 20 km 17 dní Stereosnímky Možnost programování Uvedení do provozu 2012 Plánovaná životnost 5 let Tab. 34 MSU-200 (Kanopus-V) Roscosmos Kanopus-V MSU-200 (Multispectral Scanner Unit) multispektrální Počet spektrálních pásem 0,54 0,86 µm Prostorové rozlišení 25 m 250 km 17 dní Stereosnímky Možnost programování Uvedení do provozu 2012 Plánovaná životnost 5 let GOSAT Obr. 24 GOSAT JAXA Japonská družice GOSAT (Greenhouse Gases Observing SATellite), byla jednou z prvních družic primárně určenou ke sledování antropogenních emisí CO 2 a CH 4. Její přístrojové vybavení zahrnuje senzory TANSO-FTS (Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation Fourier Transform Spectrometer) a TANSO-CAI (Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation Cloud and Aerosol Imager). [36] Tab. 35 TANSO-FTS (GOSAT) JAXA GOSAT TANSO-FTS multispektrální Počet spektrálních pásem 4 (VIS; 2x SWIR; TIR) Prostorové rozlišení 3 dny Stereosnímky Možnost programování Uvedení do provozu 2009 Plánovaná životnost 5 let 26